Kuziel Paweł |
WEAiI kierunek Elektrotechnika |
Grupa:101B |
Zespół: 1 |
Ćwiczenie nr: O3 |
Badanie widm optycznych. |
||
Data: 16.V.2006r. |
Ocena: |
|
|
1.Wstęp teoretyczny.
Tematem ćwiczenia jest analiza widmowa atomów i cząstek. Gdy załamiemy światło w pryzmacie otrzymamy zespół barw zwanych widmem. Doświadczenia ukazują, że różne ciała posiadają różne widma. Rozróżniamy przy tym widma emisyjne, powstające przy promieniowaniu substancji, oraz widma absorpcyjne powstające wskutek pochłaniania przez określone substancje części przechodzącego przez nie promieniowania białego. Badania wykazały, że światło wypromieniowywane przez jednoatomowe świecące gazy i pary daje widma emisyjne liniowe, występujące w postaci jasnych prążków, z których każdy odpowiada określonej długości fali, a światło emitowane przez cząsteczki gazów i par tworzy widma pasmowe, złożone z bardzo blisko siebie położonych prążków.
Rozżarzone ciała stałe i ciecze emitują widma ciągłe, w których nie można wyodrębnić poszczególnych linii. Widma absorpcyjne powstają wtedy, gdy światło białe jest przepuszczane przez środek pochłaniający promieniowanie o określonych długościach fali. Mają one postać czarnych prążków lub pasm ( promieniowanie pochłonięte ), występujących na barwnym tle ( promieniowanie przepuszczone ) widma.
Do badania widm używa się spektrometru, w którym zamiast siatki dyfrakcyjnej jest umieszczony pryzmat rozszczepiający promienie światła białego. Spektrograf stanowi odmianę spektrometru przystosowaną do fotografowania widm i posiada wbudowany w lunetę aparat fotograficzny.
Dokładne badania, dokonane przy użyciu spektrografów wykazały, że widma liniowe i pasmowe stanowią charakterystyczny obraz struktury atomów lub cząstek i występują dla każdej substancji w takim samym układzie linii i pasm, ułożonych w takiej samej kolejności.
Na powyższej zasadzie jest oparta fizyko-chemiczna metoda badań składu chemicznego substancji świecących zwana analizą widmową, której istota polega na tym, że stwierdzając w widmie emitowanym przez badaną substancję określone linie widmowe, wnioskuje się o obecności w tej substancji odpowiednich pierwiastków. W celu otrzymania widma substancji badanej stosuje się szereg metod wzbudzenia, a mianowicie:
płomieniową, polegającą na wprowadzeniu substancji do płomienia palnika gazowego na druciku platynowym
łukową, polegającą na przepuszczeniu prądu stałego przez dwie elektrody, między którymi znajduje się badana substancja
iskrowa, w której widmo wzbudza iskrę elektryczną powstającą przy przepuszczaniu prądu zmiennego o wysokim napięciu przez elektrody wykonane z badanej substancji.
Badania widm emisyjnych i absorpcyjnych są ważnym źródłem wiedzy o budowie gwiazd i materii między gwiezdnej oraz między galaktycznej. Doprowadziły one np. do sklasyfikowania gwiazd według typów widmowych, grupujących gwiazdy wysyłające promieniowanie o zbliżonym wyglądzie widma. Typy widmowe gwiazd oznacza się literami O, B, A, F, G, K, M, różnią się również rozkładem natężenia promieniowania w widmie ( temperatura w nich maleje od O do M ). Słońce należy do typu widmowego G.
2.Wyniki pomiarów:
Barwa |
Hel |
||||
|
Pomiar 1 |
Pomiar 2 |
Pomiar 3 |
Pomiar śr. |
Długości fal z tablic |
Czerwona słaba |
0,6 |
0,6 |
0,7 |
0,6 |
7065 |
Czerwona silna |
1,5 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
6678 |
Żółta |
4,2 |
4,1 |
4,2 |
4,2 |
5876 |
Zielona słaba |
8,6 |
8,6 |
8,7 |
8,6 |
5048 |
Zielona silna |
8,8 |
8,7 |
8,8 |
8,8 |
5016 |
Zielono - niebieska |
- |
- |
- |
- |
4922 |
Niebieska |
9,6 |
9,6 |
9,6 |
9,6 |
4713 |
Indygo |
11,3 |
11,4 |
11,3 |
11,3 |
4471 |
Fioletowa silna |
13,8 |
13,8 |
13,7 |
13,8 |
4390 |
Fioletowa słaba |
14,8 |
14,8 |
14,7 |
14,8 |
4390 |
Barwa |
Próbka nr.2 |
||||
|
Pomiar 1 |
Pomiar 2 |
Pomiar 3 |
Pomiar śr. |
Długości fal z tablic |
Czerwona słaba |
2 linie <0,5;0,8> |
2 linie <0,5;0,8> |
2 linie <0,5;0,9> |
0,7 |
7065 |
Czerwona silna |
2 linie <1,3;1,7> |
2 linie <1,2;1,7> |
2 linie <1,3;1,7> |
1,5 |
6678 |
Żółta |
4 linie <3,6;4,3> |
4 linie <3,6;4,4 > |
4 linie <3,6;4,3> |
4 |
5876 |
Zielona słaba |
3 linie <4,5;5,5> |
3 linie <4,5;5,5> |
3 linie <4,5;5,6> |
5 |
5048 |
Zielona silna |
2 linie <6,3;6,7> |
2 linie <6,3;6,7> |
2 linie <6,3;6,6> |
6,5 |
5016 |
Zielono - niebieska |
5 linii <7,5;8,6> |
5 linii <7,5;8,6> |
5 linii <7,5;8,5> |
8,1 |
4922 |
Niebieska |
- |
- |
- |
- |
4713 |
Indygo |
- |
- |
- |
- |
4471 |
Fioletowa silna |
1 linia 11,2 |
1 lnia 11,3 |
1 lnia 11,2 |
11,2 |
4390 |
Fioletowa słaba |
- |
- |
- |
- |
4390 |
Rachunek błędów dla Helu:
Wartość porównawcza |
Wynik pomiaru |
Błąd względny |
Błąd bezwzględny |
0,6 |
0,6 |
0 |
0 |
1,5 |
1,4 |
0,1 |
6,7% |
4,2 |
4,1 |
0,1 |
2,4% |
8,6 |
8,6 |
0 |
0 |
8,8 |
8,7 |
0,1 |
1,1% |
9,6 |
9,6 |
0 |
0 |
11,3 |
11,3 |
0 |
0 |
13,8 |
13,7 |
0,1 |
0,7% |
14,8 |
14,7 |
0,1 |
0,7% |
Rachunek błędów dla próbki nr.2:
Wartość porównawcza |
Wynik pomiaru |
Błąd względny |
Błąd bezwzględny |
0,7 |
0,5 |
0,2 |
28,6% |
1,5 |
1,2 |
0,3 |
20% |
4 |
3,6 |
0,4 |
10% |
5 |
4,5 |
0,5 |
10% |
6,5 |
6,3 |
0,2 |
3,1% |
8,1 |
7,5 |
0,6 |
7,4% |
11,2 |
11,2 |
0 |
0 |
3.Wnioski.
Zjawisko dyspersji światła w szkle znajduje zastosowanie praktyczne do rozczepiania światła. Światło białe przechodząc przez pryzmat ulega rozczepieniu na barwy: czerwoną, pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieską, indygo i fioletową.
Światło o poszczególnych barwach różni się długością fali. Obraz otrzymany na skutek rozczepienia światła białego nazywamy widmem. W przypadku gdy poszczególne barwy widma przechodzą w sposób ciągły jedna w drugą, widmo nazywamy ciągłym. Widmo ciągłe otrzymujemy rozczepiając światło wysyłane przez ciała stałe i ciekłe podgrzane do wysokiej temperatury. W naszym przypadku mieliśmy do czynienia z widmem nieciągłym.
Popełnione błędy odczytu wynikają pzez:
nie dokładne odczytanie miarki w spektrometrze
nie właściwy odczyt koloru widma
przesunięcia urządzenia (nie jest ono zamocowane na stałe).
1